本發(fā)明涉及一種綜合性電氣試驗裝置，特別涉及一種基于多功能線圈類設備綜合參數(shù)測試裝置的耐壓試驗方法。

背景技術：

線圈類設備(如各類變壓器、互感器等)在電力系統(tǒng)的各類設備中占有極其重要的地位，而其電氣試驗項目較其他設備而言項目往往更多且更復雜。目前市場上針對線圈類設備每項試驗基本都需配置一套專用試驗儀器，且試驗儀器都較為笨重。因此完成一個設備的試驗往往需要多臺儀器。受限于場地及電源等因素，在現(xiàn)場工作中需要反復將儀器搬前搬后以及多次重復接線，工作效率較低。

具體而言，在互感器和電力變壓器電氣試驗中，現(xiàn)在一般都是采用分立的檢測設備進行測試的。試驗電源通常采用電源控制箱(調壓器)進行調節(jié)。再配合各種電壓表、電流表和功率表等表計進行測量。電源控制箱主要是由一臺自耦調壓器構成的，通常需要人工操作調節(jié)，試驗過程需要人工邊觀察表計邊調節(jié)電壓，還得記錄相應的測量結果。對操作人員的要求比較高，操作過程也比較繁瑣，不利于實現(xiàn)自動測量。隨著電子技術的發(fā)展，迎來了數(shù)字化的時代，測量儀器也朝著智能化，數(shù)字化發(fā)展，目前大部分的測量儀器都已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)字化，但在工頻耐壓、空負載及伏安特性等試驗中還是普遍采用自耦調壓器作為試驗電源，基本上以手工操作為主。試驗時需要現(xiàn)場連接電源控制箱和測量表計，比較費時費力，自動化程度不高。

目前國內外在綜合性電氣試驗裝置的研究方面還是比較少見，大多數(shù)儀器還都存在功能單一，不同廠家的設備輸出結果的格式也不統(tǒng)一，對后期的數(shù)據(jù)分析整理歸檔也造成很多麻煩。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于多功能線圈類設備綜合參數(shù)測試裝置的耐壓試驗方法，可以為電力檢測檢修工作帶來極大的便利。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是提供一種基于多功能線圈類設備綜合參數(shù)測試裝置的耐壓試驗方法：

測試裝置的顯示控制部分根據(jù)接收到的用戶操作指令，來控制測試裝置的程控試驗電源向被測設備輸出電壓連續(xù)可調的正弦波試驗電源；

所述測試裝置的測量表計對程控試驗電源所輸出的試驗電源的電流及電壓信號進行采集，并發(fā)送給所述顯示控制部分進行數(shù)據(jù)處理；

所述顯示控制部分對試驗電源進行過壓判斷，來判斷所輸出的試驗電源的電壓是否達到試驗項目的電壓規(guī)定值；

當電壓達到電壓規(guī)定值時，所述顯示控制部分進行中斷判斷，來判斷是否出現(xiàn)中斷測量的情況；

沒有出現(xiàn)中斷測量的情況時，控制所述程控試驗電源以時間倒計的方式，向被測設備持續(xù)輸出達到電壓規(guī)定值的電壓；

在時間倒計的過程中，由所述顯示控制部分進行時間判斷，判斷輸出電壓規(guī)定值的時間是否達到試驗項目所要求的時間規(guī)定值；

達到時間規(guī)定值時，結束耐壓試驗。

優(yōu)選地，試驗項目是工頻耐壓試驗時，所述顯示控制部分先進行另一次中斷判斷，在沒有出現(xiàn)中斷測量的情況下，控制所述程控試驗電源以自動升壓方式，對所輸出的試驗電源的電壓進行提升，直到在過壓判斷中確定電壓達到工頻電壓后，繼續(xù)執(zhí)行過壓判斷之后的試驗過程。

優(yōu)選地，試驗項目是感應耐壓試驗的自動測量時，所述顯示控制部分先進行另一次中斷判斷，在沒有出現(xiàn)中斷測量的情況下，控制所述程控試驗電源以自動升壓方式，對所輸出的試驗電源的電壓進行提升，直到在過壓判斷中確定電壓達到電壓規(guī)定值后，繼續(xù)執(zhí)行過壓判斷之后的試驗過程。

優(yōu)選地，試驗項目是感應耐壓試驗的手動測量時，所述顯示控制部分根據(jù)用戶操作指令，對試驗電源的頻率值、試驗電壓值、過壓過流值、試驗時間之中的一個或多個參數(shù)進行設置；

則在測量過程中，經(jīng)過所述過壓判斷、中斷判斷之后，所述程控試驗電源以時間倒計的方式，向被測設備持續(xù)輸出了電壓達到所設置的試驗電壓值的試驗電源；直到所述顯示控制部分通過時間判斷，確定達到所設置的試驗時間。

優(yōu)選地，在進行所述中斷判斷之前，進一步包含以下過程：

所述顯示控制部分進行按鍵掃描，判斷是否有按鍵按下：

如果沒有按鍵按下，進行過流判斷及電源判斷，并在采集到的電壓及電流超過所設置的過壓過流值時，進行中斷保護；

如果有按鍵按下，則對按鍵對應的功能進行判斷：

若按鍵對應的是時間調節(jié)的指令，則通過顯示控制部分對試驗時間進行調整；

若按鍵對應的是電壓調節(jié)的指令，則進行過壓判斷，并在判斷調節(jié)后的試驗電壓值沒有超過設定閾值時，通過顯示控制部分對試驗電壓值進行調整；否則，如果判斷調節(jié)后的試驗電壓值超過設定閾值，則執(zhí)行過壓保護；

若按鍵對應的是啟動測量的指令，則開始進行測量過程。

優(yōu)選地，中斷判斷進一步包含：

過流判斷，判斷所輸出試驗電源的電流超過試驗項目要求的電流規(guī)定值時，中斷測量；

電源判斷，判斷所輸出試驗電源中斷時，中斷測量；

按鍵掃描，判斷有對應測量中斷指令的按鍵或切換其他試驗項目的按鍵被按下時，中斷測量。

優(yōu)選地，所述顯示控制部分，進一步包含：

32位arm單片機構成的主控板，以及與所述主控板信號連接的液晶顯示器、非易失性存貯器、打印機、按鍵、外存接口和通訊接口；

所述顯示控制部分的主控板，還通過內部串口與所述程控試驗電源和測量表計分別連接，進行控制及數(shù)據(jù)傳輸。

優(yōu)選地，所述程控試驗電源設置有進行spwm調制控制的單片機，來對ipm開關模塊進行控制，以通過實現(xiàn)兩個極性相反的參考正弦波與雙向三角載波交截來產生功率開關驅動信號。

優(yōu)選地，所述測量表計包含測量用的電流互感器和電壓互感器，與所述電流互感器、電壓互感器相應連接的程控放大器，與所述程控放大器連接的模數(shù)轉換器，與所述模數(shù)轉換器連接的單片機，以及與測量表計的單片機連接的存儲器和串口模塊。

優(yōu)選地，所述被測設備是線圈類設備，包含電壓互感器或變壓器。

本發(fā)明所述基于多功能線圈類設備綜合參數(shù)測試裝置的耐壓試驗方法，其優(yōu)點在于：

1、測試裝置中集成了合理的功能模塊，有效減少試驗設備數(shù)量；

2、高效可靠地實現(xiàn)線圈類設備耐壓試驗(如電壓互感器的感應耐壓或工頻耐壓試驗、變壓器的耐壓試驗等)，自動化程度高；

3、能夠基于電力電子技術，提供可調頻調幅的三相變頻電源；

4、通過單片機及相關采集模塊實現(xiàn)電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)的測量和計算，最終采用液晶顯示器輸出結果，并實現(xiàn)繪制勵磁特性曲線等功能；

5、接線方案安全簡便，最大程度降低現(xiàn)場工作量。

本發(fā)明所述測試裝置及其耐壓試驗方法，一旦在各電網(wǎng)公司和設備廠家投入使用，必將直接為電力檢測檢修工作帶來極大的便利，有效保證電網(wǎng)的安全運行，提高電網(wǎng)的安全水平，避免重大事故的發(fā)生，能夠產生的直接或間接的經(jīng)濟效益是巨大的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述測試裝置中顯示控制部分的連接示意圖；

圖2是本發(fā)明所述測試裝置中程控試驗電源的示意圖；

圖3是本發(fā)明所述測試裝置中測量表計的示意圖；

圖4是本發(fā)明所述測試裝置進行變壓器感應耐壓試驗的接線圖；

圖5是本發(fā)明所述測試裝置在變壓器感應耐壓試驗中的a相加壓接線圖；

圖6是本發(fā)明所述測試裝置執(zhí)行工頻耐壓及感應耐壓自動測試的流程圖；

圖7是本發(fā)明所述測試裝置在感應耐壓試驗中進行手動測量的流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述多功能線圈類設備綜合參數(shù)測試裝置，包含三大部件：顯示控制(人機界面)部分、程控試驗電源、多功能測量表計。

其中，所述顯示控制部分能夠接受用戶操作指令，控制程控試驗電源和測量表計各自有序工作，以及顯示、打印、保存測量結果。本例中以32位arm單片機為核心，配合320×240液晶顯示器作為人機交互界面，裝置還配置了微型打印機，用于打印輸出測量結果，內附非易失性存貯器，用于保存測量結果。還配置外存接口和通訊接口，用于聯(lián)機操作。該部分電路與程控試驗電源和測量表計部分通過內部串口進行控制和數(shù)據(jù)傳送。使得裝置可根據(jù)用戶預設的功能進行自動測量。

如圖2所示，所述程控試驗電源采用可程控的電子調壓裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的自耦調壓器，它具有可調壓調頻功能，輸出電壓頻率穩(wěn)定性好。基于spwm調制原理，利用兩個極性相反的參考正弦波與雙向三角載波交截產生功率開關驅動信號。本例中以單片機經(jīng)過軟件程序編程實現(xiàn)spwm調制波，控制大功率ipm開關模塊的工作，通過反饋電壓與采樣電壓比例比較控制占空比實現(xiàn)穩(wěn)壓。這樣由高性能數(shù)字信號處理器進行控制的spwm調制技術設計的數(shù)字電源，可輸出電壓連續(xù)可調的正弦波試驗電源。

如圖3所示，所述多功能測量表計，通過一片高性能單片機分別對試驗時的電壓、電流信號進行實時采樣計算，得出電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)及頻率等電參量。本例中采用了高性能的雙16位模數(shù)轉換器，作為主要的數(shù)據(jù)采集芯片，保證了測量的高精度。測量原理采用同步高速采樣技術，對電壓和電流信號進行同步采樣，將采樣數(shù)據(jù)保存在存儲器中，然后將采樣數(shù)據(jù)按照電工學原理進行計算得到各電參數(shù)的測量結果。

基于該測試裝置，例如可以完成電壓互感器的感應耐壓、伏安特性和空載電流等試驗；完成35kv及以下電壓等級變壓器的感應耐壓、短路阻抗等至少3項以上集成功能，并能實現(xiàn)一次性接線，無需外接任何設備；通過外接試驗電源(需另外購置)，可完成110kv及以上電壓等級主變壓器的特性試驗；可作為變頻電源，進行容性設備諧振耐壓試驗，并同時具有自動調諧和手動調諧兩種模式；具有過壓過流過載過溫等多項保護功能，具有自動升降壓和手動操作兩種模式。

如圖4所示，測試裝置進行變壓器感應耐壓試驗的示例中，測試裝置主機上的電源輸出端連接待測變壓器的初級線圈a,x端，變壓器的次級線圈a,x端分別作為高壓輸出和接地端，a,x端之間連接有兩個電容，這兩個電容中間的節(jié)點還通過一標準電容分壓器，連接至測試裝置主機上用來進行聯(lián)機操作的端口，向測試裝置的顯示控制部分提供試驗數(shù)據(jù)。

如圖5所示，測試裝置在變壓器感應耐壓試驗中進行a相加壓接線時，測試裝置主機上的電源輸出端連接待測三相變壓器上星形連接的低壓側線圈a,n端，變壓器的高壓側線圈三角形連接，并在a,c端之間連接有兩個電容，這兩個電容中間的節(jié)點還通過一標準電容分壓器，連接至測試裝置主機上用來進行聯(lián)機操作的端口，向測試裝置的顯示控制部分提供試驗數(shù)據(jù)。b、c相加壓時接線類似。

本發(fā)明使用所述測試裝置進行的耐壓試驗，包含工頻耐壓與感應耐壓，工頻耐壓是直接用工頻進行測量，感應耐壓可以進行頻率及其他參數(shù)設定后進行測量。

如圖6所示，工頻耐壓試驗中不需要進行頻率設計，接線后可以直接進行測量，包含以下的程序流程：在顯示控制部分的人機交互界面選擇工頻耐壓試驗項目，測試裝置進行按鍵掃描，來執(zhí)行與該項目相應的動作。先進行中斷判斷，例如當過流判斷發(fā)現(xiàn)超過工頻耐壓試驗規(guī)定的電流值，或通過電源判斷發(fā)現(xiàn)電源意外中斷時，或者掃描發(fā)現(xiàn)按下了中斷按鍵或切換其他試驗項目的按鍵時，中斷測量。

如果沒有中斷測量的情況，測試裝置可以通過程控試驗電源，以自動升壓的方式向待測設備(變壓器、互感器等)提供電源，并對供電電源的電壓進行過壓判斷，直到電壓達到閾值(如本例為工頻電壓)。再次進行中斷判斷，如果沒有中斷測量的情況，則使測試裝置通過程控試驗電源，以時間倒計的方式向待測設備提供上述閾值的電壓作為電源，并對供電時間進行判斷，直到供電時間達到試驗時間的閾值。試驗期間，測試裝置會對工頻耐壓試驗的數(shù)據(jù)進行計算，并在人機界面顯示相應數(shù)據(jù)、試驗結果等各種信息。

如圖7所示，在感應耐壓試驗中進行手動測量，可以根據(jù)現(xiàn)場實時要求，在試驗過程中直接手動調節(jié)試驗電壓、試驗時間等參數(shù)后再進行測量。參數(shù)設置時，主要可以對應自動升壓所需要的電壓值、過壓過流值、試驗時間進行設置。感應耐壓試驗包含以下的程序流程：

在顯示控制部分的人機交互界面選擇感應耐壓試驗的手動測試項目，測試裝置進行按鍵掃描，來執(zhí)行與該項目相應的動作。先進行過流判斷及電源判斷，若發(fā)現(xiàn)相應中斷情況則進行中斷保護。

還通過按鍵判斷，確認試驗過程中用戶給出了某項指令時，對按鍵指令相對應的功能進行判斷：如果相應按鍵對應的是時間調節(jié)指令，則測試裝置控制試驗時間進行調整；如果是電壓調節(jié)指令，則在進行過壓判斷并確定調節(jié)后的電壓沒有超過設定閾值時，可相應調整電壓值(若超過電壓閾值，則轉為執(zhí)行過壓保護過程)；如果是啟動測量指令，則進行開始后續(xù)的測量過程。期間，測試裝置可以對調節(jié)前后的參數(shù)等進行顯示，并根據(jù)調整的參數(shù)來計算試驗相應的數(shù)據(jù)(例如是過程控試驗電源的spwm調制數(shù)據(jù)，但不限于此)。

開始啟動測量后，仍進行類似的中斷判斷(按鍵掃描、過流判斷、電源判斷等)，出現(xiàn)過壓過流或意外中斷等情況時中斷測量，否則以時間倒計的方式向待測設備提供設定電壓值作為電源，并對供電時間進行判斷，直到供電時間達到設定的時間值后正常結束流程。試驗期間，測試裝置對感應耐壓試驗的數(shù)據(jù)進行計算，并在人機界面顯示相應數(shù)據(jù)、試驗結果等各種信息。

本發(fā)明在感應耐壓試驗中進行的自動測量，與圖6所示流程類似，該自動測量是自動升壓到參數(shù)設置里所設置的電壓值，再以該電壓值供電并維持參數(shù)設置里的試驗時間來進行測量，全程進行過壓過流和意外中斷判斷。

盡管本發(fā)明的內容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。